Проект вантового моста

где v^н – нагрузка от полосы АК, кН/м; v^н = 0,98K;

v^н_т – эквивалентная нагрузка от тележки, принимаемая кН/м;

K – класс нагрузки АК;

g_fv, g_fvт – коэффициенты надежности по нагрузке соответственно для полос АК и тележки; -коэффициент надежности к временной нагрузке АК;

динамический коэффициент, определяемый по формуле (1.20).

                      .

Для нагрузки АК:

(кН/м);

(кН/м);

Для тяжелой нагрузки НК-80:

;     (1.15)

.    (1.16)

где  эквивалентная нагрузка от тележки, весом 19.62К, принимаемая по приближенной формуле из приложения 6[1], кН/м;

нагрузка от полосы АК, кН/м;

коэффициенты надежности по нагрузке для полосы АК и тележки [1, п. 2.23];

число загруженных полос;

эквивалентная нагрузка, вычисленная  по формуле прил. 6 [1], кН/м;

 

(кН/м);

(кН/м).

 

 

Результаты расчетов сведены в  таб. 2.2.

 

 

 

 

 

 

Таб. 2.2

Определение нагрузок

 

Элемент	проверка	длина загружения  l	постоянная p	Коэфф.попер устан. kv/ kт	временная Vj
Кабель	прочность	380	402	1,64/2,178	21,30
	жесткость	380	- // -	1,64/2,178	18,45
Пилон	прочность	380	402	1,64/2,178	21,30
Подвеска	прочн.  АК	21	402	1,64/2,178	62,58
	проч НК	21	402	0,86	93,1
Балка жестк	жесткость	190	402	1,21/1,497	17,038

 

2.2.5. Определение  размеров поперечных сечений  основных несущих элементов.

 

Площадь поперечного сечения кабеля A_к определяют исходя из условий прочности и жесткости.

Из условия прочности:

                     А_к^п=N_к/R_к,                                                                                        (1.17)    

где R_к – расчетное сопротивление канатов;

N_к – усилие в оттяжке кабеля, определяемое по формуле:

        N_к=Н/cosa,                                                                                      (1.18) 

H – величина распора, находимая как

        H=(p+v)×l²/8f .                                                                                  (1.19)   

Из условия жесткости:

A_к^ж=(3×v^н×l³×L)/(128×E_к×[D]×f²),                                                                 (1.20)

где L – полная длина кабеля, вычисляемая по формуле:

                     L=l×(1+8×f²/3l²)+2L₀,                                                                         (1.21)

L₀ – длина оттяжек.

кПа – модуль упругости закрытого  кабеля:

максимально допускаемый прогиб, м;

     (1.22)

(м);

 

Из двух полученных значений и выбирается наибольшее.

                     H=423,3×380²/8*38= 201067,5 (кН),

                     N_к=201067,5 /cos21°=215372,4 (кН),

                     A_к^п= 215372,4/500/10⁶=0,43 (м²).

                     L=380(1+8×38²/3/380²)+2×174=738,1  (м),

                     A_к^ж=(3×15,78×380³×738,1)/(128×206000×0,95×38²)=0,53 (м²).

Окончательно принимаем большее A_к = 0,53 м².

Площадь поперечного сечения подвесок A_пд определяется из условия, что усилие от постоянной и временной нагрузок с одной панели d приходится на одну подвеску по формуле:

                     А_пд=(p+v)*d/R_пд,                                                                                   (1.23)   

где R_пд = R_к, если подвески выполнены из канатов.

                     А_пд=423,3×10,5/500=0,0088 (м²).

Площадь поперечного сечения пилона A_пл определяется через усилие N_пл, найденное из равновесия верхнего узла пилона:

                    N_пл=Н*(tga+tga₁),                                                                         (1.24) тогда

                     A_пл=N_пл/(j×R_пл),                                                                                   (1.25) где R_пл = R_b, j = 0,8¼0,9, если пилон железобетонный;

a₁ – угол наклона кабеля.

                     N_пл= 201067,5 ×(tg21+tg29)=188636,1 (кН),

                     A_пл=  188636,1 /0,85/25=8,87 (м²).

Изгибная жесткость балки EI_б назначается из условия обеспечения жесткости при загружении половины пролета временной нагрузкой:

I_б≥(5×v^н×l⁴)/(384×32[D]×Е_б).                                                            (1.26) I_б≥(5×15,78×380⁴)/(384×32×0,95×500)=2,82 (м⁴),

                     12,25 м⁴ > 2,82 м⁴ – условие выполняется.

2.2.6. Определение  расхода материалов и стоимости  варианта 1.

 

Определение расхода материалов по найденным ранее размерам и площадям удобно представить в табличной  форме (Таблица 2.3).

Таблица 2.3.

Определение расхода материалов.

Наименование элемента	Единица измерения	Поперечное сечение элемента, м2	Длина элемента, м	Общий объем элемента
Кабель	Т	0,53	1476	782,3
Пилон	м3	8,87	38,0	337,1
Подвески	Т	0,0088	3027	27
Балка жесткости: Жб. Плита Балочная клетка	м3 т	6,75 0,222	798 798	5386,5 1364,1
Дорожное полотно	м2	27	986	26622

 

Объем опор и фундаментов определяется после расчета по прочности основания. Усилие в опоре, находящейся под  пилоном, рассчитывается исходя из найденного ранее усилия в пилоне N_пл. Расчет количества свай производят по формулам[3]:

                     n_св³N_ф/N_нес,                                                                                   (1.27)      

где N_нес – несущая способность одной сваи;

N_ф – усилие, приходящееся на подошву ростверка, определяемое как

                     N_ф=1,3×(g_fg×(R_g+G_оп+G_ф)+g_fv×R_v),                                           (1.28)

R_g– опорная реакция от постоянной нагрузки левого и правого пролетов;

G_оп, G_ф – вес опоры и фундамента;

R_v – опорная реакция от временной нагрузки.

Для опор под пилонами:

                     N_ф=1,3*(1,1*(64448/4+102320/4+19274)+8724,8)=114750 (кН),

несущая способность одной  сваи-оболочки Æ =1,6 м равна N_нес=7500 (кН),

                     n_св³114750/7500»16 (сваи),

Стоимость варианта рассчитывается по элементам мостового перехода и  представлена в табличной форме  в таблице 2.4.

 

Таблица 2.4.

Определение стоимости варианта.

Наименование	Единицы измерения	Единичная расценка, руб.	Общий объем	Общая стоимость, руб.
Канаты закрытого типа	т	1800	10643,4	19158120
Канаты открытого типа	т	1600	28	44800
Сталь низколегированная	т	850	1264,1	1074400
Железобетон (B40¼B50)	м3	550	25335,2	13934360
Бетон (B20¼B30)	м3	100	12541,2	1254120
Сваи-оболочки	м3	450	1907,55	858397,5
Дорожное покрытие	м2	60	26622	1592760
Общая стоимость варианта				36624198,1

2.3. Проектирование 2-го варианта (6-й вантовый).

 

Проектирование 2-го варианта проводим аналогично проектированию 1-го варианта, по тем же формулам и методикам  расчета.

2.3.1. Выбор балки жесткости.

 

Принимая во внимание относительно небольшую величину главного пролета  l=336 м, а так же значительное сжимающее усилие от вантов, в качестве балки

жесткости применим железобетонную коробчатую конструкцию (рис. 2.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.4. Схема попересного сечения балки жесткости.

Толщину верхней плиты принимаем 0,25 м, толщину  нижней плиты принимаем 0,25 м, толщину  стенок 0,2 м.

2.3.2. Выбор типа пилона.

 

Принимаем бетонный П-образный пилон,  конструкция которого приведена  на рис. 2.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.5 Конструктивная схема пилона.

2.3.3. Назначение  генеральных размеров.

 

Руководствуясь указаниями[1] принимаем:

высота пилона H_пл = 68 м, ширина стойки пилона по фасаду моста b_пл=3 м; высота балки жесткости h = 2,7м; длина панели d = 10,5м.

 2.3.4. Эскизное проектирование проезжей части.

 

В курсовом проекте постоянная нагрузка заданна  р=721 (кН/м). Находим временную  нагрузку.        

 

Схема загружения линии влияни давления полосовой нагрузкой для балки  жесткости

Для нахождения наиболее опасного, для главной балки,  положения временной нагрузи, строим линию влияния давления для балки жесткости. Находим коэффициент k – для трех загружений (от полосовой нагрузки, тележек и НК – 80)

k = SS_i × y_i, где

S_i – коэффициент полостности;

y_i – ордината линии влияния

 

 

 

 

рис. 2.3

k^v_бж = 1×1+0,6×(1+1+1)=2,8                       (2.1)   

k^т_бж = 1+1+1+1=4    (2.2) 

k^нк_ж = 1×1=1     (2.3) 

 

Схема загружения линии влияни давления полосовой нагрузкой для вант и пилона

 

k^v_к = 1×0,807+0,6×(0,698+0,352+0,244)=1,64                 (2.4)  

k^т_к= 0,807+0,698+0,352+0,24=2,178    (2.5) 

k^нк = 1×0,860=0,860       (2.6)  

 

Определение интенсивности временной  вертикальной нормативной v^н и расчетной v нагрузок производится по формулам:

Для автомобильной нагрузки АК: